2011年海南省职校机器人试题

2011年海南省职业院校技能大赛高职组机器人技术应用竞赛试题一、竞赛内容模拟建造高铁的工作过程，在机器人平台实现工件的自动识别、抓取、运输和投放功能。参赛队使用大赛组委会指定的机器人平台，在此基础上设计制作能够满足比赛要求的机器人，使机器人在比赛场地中完成比赛任务。二、竞赛方式（1）比赛以团队方式进行，每支参赛队由3名选手组成，须为同校在籍学生，其中队1名，性别和年级不限，可配2名指导教师，每校最多3个参赛队。（2）比赛期间，允许参赛队员在规定时间内按照规则，接受指导教师指导。参赛选手可自主选择是否接受指导，接受指导的时间计入竞赛总用时。（3）赛场开放，允许观众在不影响选手比赛的前提下现场参观和体验。三、竞赛注意事项（1）除允许自带参赛作品外，禁止携带和使用其他任何设备、通信工具及参考资料进入赛场。（2）参赛队自行决定选手分工、工作程序和时间安排。（3）参赛选手进场后要检查硬件设备是否正常。（4）参赛队必须持携（佩）带参赛证按竞赛时间，提前30分钟检录进入赛场，竞赛现场工作人员负责对各参赛选手的身份检查。迟到15分钟者不得参加竞赛。四、竞赛设备竞赛机器人平台由无锡职业技术学院机器人研究所与中科机器人研究工作室联合研制，选用B方案：1台CRT-M100型手动平台和2台CRT-A200型自动平台。每场比赛中，每队只允许有一台手动机器人，自动机器人不能超过2台。手动机器人平台CRT-M100配备了2台24VDC、150转/分、70W功率的直流减速电机以及主处理器控制板、电机驱动板；并提供了完整的机器人控制程序和方法。自动机器人平台CRT-A200配备了2台24VDC、150转/分、70W功率的直流减速电机以及16路寻线传感器、寻线传感器信号处理板、处理器控制板、电机驱动板；并提供了完整的机器人寻线算法以及控制程序，可以依靠地面白色引导线实现在比赛场地全场范围内的运动、定位；处理器控制板提供了充足的I/O接口，可以供参赛队使用。机器人平台解决了机器人在比赛场地上运动的问题，参赛队需要自行开发上部机构，包括储球箱，抓取、投放机构，再将它们与机器人平台组合在一起，组成完整的参赛机器人。自动机器人平台提供了16路巡线传感器信号接受处理，平台左右轮调速电机的控制以及相关程序，平台可以沿白色引导线巡线前进、经过了指定数量的白色引导线交叉点后后停止、转弯等。但是对于场地上桥墩的识别、球的抓取投放等所需要的硬件和软件需要参赛队自行设计。4.1手动机器人（1）手动机器人必须通过电缆连接的遥控器或使用红外、可见光、声波摇控器操作，不允许使用射频控制，操作手不允许骑在手动机器人上。（2）通过电缆操作时，电缆在机器人上的连接点至少应高出地面1000mm，同时，从手动机器人到控制盒的电缆长度不超过3000mm。（3）比赛开始时，在手动启动区的机器人大小必须限制在800mm长、800mm宽、1500mm高。（4）比赛开始后，手动机器人的大小和形状可以改变，高度必须限制在2000mm以内，宽度不能超过1500mm（在水平投影的任何方向上测量都应符合此要求）。此外，在比赛期间，手动机器人不允许分离。（5）每个参赛队只允许有一名队员在比赛场地控制手动机器人。（6）比赛一旦开始，参赛队员就不允许接触手动机器人。（7）手动机器人只允许在手动区运行。（8）手动机器人允许进入公共区上方，不能进入也不能利用自身部件延伸到自动机器人运行区除公共区以外的区域、对方自动机器人启动和对方的建筑材料堆放区。（9）手动机器人在任何情况下不能触碰到本队的自动机器人。（10）手动机器人在任何情况下、任何区域不能触碰对方的自动机器人，并且要主动避让对方自动机器人。（11）手动机器人不能阻止对方从对方的建筑材料堆放区取建筑材料。（12）当两队的手动机器人相互干涉时，裁判将要求两队各自靠右行走。4.2自动机器人（1）每台自动机器人由队员启动后必须是自主运动的。（2）比赛开始后，所有自动机器人可以依次启动。每台自动机器人必须一次操作启动。（3）所有自动机器人启动后，负责启动机器人的队员必须立即退出赛地，站在木质围栏外。（4）一旦机器人启动，参赛队员不得接触机器人。（5）启动前，所有自动机器人在启动区内必须纳入1000mm长、800mm宽、1500mm高的空间范围。（6）启动后，自动机器人的尺寸和形状可以改变，但高度限制在2000mm以内，宽度不能超过1500mm（在水平投影的任何方向上测量都应符合此要求）。（7）比赛一旦开始，自动机器人不允许分离。（8）每队自动机器人启动区周围有一个“限制区”，比赛开始后15秒内，对方无建筑材料的自动机器人不得进入（详情参见图1）。4.3自动机器人的重试（1）对于自动机器人，每场比赛每队允许一次“重试”（但可以利用该机会重启多个机器人）。（2）“重试”的申请被裁判允许后，参赛队员必须把自动机器人搬回到自动机器人启动区，并尽快启动，允许重试的机器人必须符合规则5.3。（3）“重试”时，机器人的任何部件均不能更换，机器人的能源也不能补充或增加。（4）当“重试”导致积分比分变化或违反规则时，由裁判作出裁决，包括“重试”是否有效。4.4能源（1）比赛期间各队应为自己的所有机器人准备能源。（2）允许使用的电源电压不得超过24VDC。（3）压缩空气的压强应小于0.8MPa，每台机器人所用气瓶的总容积不应超过1.5L。（4）不允许使用组委会认为危险和不适当的能源。4.5重量所有自动和手动机器人包括能源、电缆、遥控器和机器人其他部件都必须在赛前称重，每个队用于整个比赛的所用的机器人总重不得超过50kg。五、竞赛场地和竞赛规则5.1比赛场地规格比赛在方形场地（12000mm╳8000mm）上进行，场地四周有木质围栏（高100mm，厚30mm）。比赛场地的地板是20mm厚的胶合板，刷乳胶漆。比赛场地包括一个手动区和一个自动区。图1场地示意图5.1.1手动区手动区在自动区外围，刷黄色乳胶漆。在手动区处有2个手动启动区和建筑材料存放区。（1）手动启动区手动机器人启动区呈方形（800mm╳800mm），位于手动区，有两个启动区，红色区域供红队使用，蓝色区域供蓝队使用。（2）建筑材料堆放区每个参赛队的建筑材料堆放区位于比赛场地的角上，每场比赛开始前，每个堆放区排列了16个材料。5.1.2自动区自动区位于比赛场地中央，呈长方形，刷绿色乳胶漆，周围有高100mm，厚30mm的木质围栏。在自动区外围有一圈宽度为210mm的公共区，刷浅绿色乳胶漆。在自动区，有Y向间隔600mm，X向间隔800mm的导向线，导向线由30mm宽的白色无光不干胶纸制成。自动区包括自动机器人启动区和桥墩。（1）自动机器人启动区有两个自动机器人启动区，启动区是800mm╳1000mm的方形区域，红色区域供红队使用，蓝色区域供蓝队使用。（2）桥墩场地内共有16个空心桥墩，桥墩内径为160mm，壁厚3～5mm，桥墩内孔深为210mm。外围桥墩总高300mm，中间桥墩总高450mm，内区桥墩总高600mm。5.1.3建筑材料建筑材料为直径150mm、重量约150g±20g的胶质小篮球。球内气压需要控制，使其弹性较差。球从1m高处落下时反弹高度不应超过150mm±50mm。两队分别使用红色和蓝色的球，任何情况下不能使用对方的球。5.2比赛规则(1)手动机器人比赛开始时不能携带“建筑材料”，必须到己方建筑材料堆放区拿取“建筑材料”，并放置到位于公共区的桥墩内得分，或者可以将“建筑材料”放在合适的位置给自动机器人使用，这样自动机器人可以在自动区取得更高分数。(2)不允许手动机器人拿取或移动对方成功放在“桥墩”内的“建筑材料”，但可以改变“建筑材料”的位置来得分或把“建筑材料”放在其它“桥墩”内（第二阶段适用）。(3)自动机器人比赛开始时可以携带“建筑材料”，也允许自动机器人拿取比赛场地上可以拿取的或由己方手动机器人提供的“建筑材料”，从而再取得更高分数。(4)如果自动或手动机器人成功将“建筑材料”放在对方已放在“桥墩”内的“建筑材料”上，对方将失去在这个“桥墩”的得分。（第二阶段适用）。六、竞赛项目时间安排与流程比赛分为两个阶段——预赛和决赛（比赛规则的条款后面会标注适用于第几阶段，如无标注则都适用）预赛（第一阶段）：各参赛队在赛场的规定区域内两两进行无对抗的比赛。1.比赛开始前，机器人的设置必须在接到设置信号后一分钟内完成。2.每场比赛时间为三分钟。3.每队向每个桥墩投入至少一个建筑材料，如在三分钟内完成的队伍计15分，同时统计完成用时；若未完成任务的队伍按照实际情况计分。4.一轮比赛结束后，原同场参赛队交换场地再进行一次比赛。5.两次比赛取成绩最好一次为最终成绩，根据成绩选出总参赛队伍的30%进入决赛，未进入决赛的队伍根据成绩，选出总参赛队伍的30%颁发三等奖。决赛（第二阶段）：各参赛队在赛场内两两进行对抗赛。6.比赛开始前，机器人的设置必须在接到设置信号后一分钟内完成。7.每场比赛时间为三分钟。8.如果一队完成建造高铁任务，比赛立即结束。无论对手得分多少。七、评分标准的制订原则、评分方法、评分细则7.1得分规则成功地放在桥墩顶部的建筑材料才能得分。但是，如果“建筑材料”与自己的机器人的任何部件接触，不计分。7.2得分情况位置分数（1）外围在第一圈（由外向内数）引导线上的6个桥墩1（2）中间区在第三圈引导线上的6个桥墩2（3）内区在第五圈引导线上的4个桥墩37.3完成任务第一阶段：预赛预赛必须符合下面条件：在为该队指定的区域的桥墩内都有该队的建筑材料。第二阶段：决赛——建成高铁“建成高铁”必须符合下面条件：在为该队指定的对角线排列的桥墩内的顶端都有该队的建筑材料。7.4确定获胜者比赛的获胜者取决于以下条件：第一阶段7.4.1对第一阶段的每个队比赛结果进行统计。7.4.2首先按照队伍的具体得分（扣除违规分）进行排名，如得分相同则按照完成时间进行排名，以上两者都相同则按照机器人总重进行排名，根据成绩选出总参赛队伍的30%进入决赛，未进入决赛的队伍根据成绩，选出总参赛队伍的30%颁发三等奖。7.4.3当以上规则仍不能决定排名顺序，则由裁判和评委做出裁决。第二阶段7.4.4第一个完成“建成高铁”的队获胜。此队得分记为30分。7.4.5如果两个队都没完成“建成高铁”的建立，则将所得分相加再扣除犯规分，得分多的队获胜。7.4.6如果出现平局，比赛的获胜者将按以下的顺序决定：（1）在内区的3分桥墩上得分较多的队获胜。（2）在中间区的2分桥墩上得分较多的队获胜。（3）机器人总重较低的队获胜。（4）当以上规则仍不能决定胜负，则由裁判和评委做出裁决。7.5.违规和扣分7.5.1比赛一旦开始，以下的行为将被视为违规，一次违规扣一分。（1）手动机器人或它的操作手进入或延伸到自动区。（2）手动机器人或它的操作手接触公共区地面。（3）手动机器人触碰到己方的自动机器人。（4）比赛开始后15秒内，自动机器人进入了规则4.2（8）限定的区域。（5）如果上述违规行为故意持续，那么每5秒扣一分。7.5.2出现以下违规行为，一次扣2分：手动机器人取走或移动对方成功放在“桥墩”内的“建筑材料”。但如果在比赛结束前这些“建筑材料”被重新放在该“桥墩”或其他“桥墩”内，将不扣分。7.6取消比赛资格7.6.1下列行为会被裁判认定为取消全队比赛资格的行为：（1）导致或试图导致比赛场地、设施以及对方的机器人，包括在对方建筑材料堆放区内建筑材料的布置等的破坏。（2）队员故意触碰己方的机器人。（3）手动机器人直接或间接的阻挡、触碰、袭击对方在自动区的自动机器人。（4）手动机器人将对方放在自动区的建筑材料拿走或改变其位置，除非这些建筑材料已经放在桥墩内。（5）比赛中，机器人分离成2个以上独立部分。（6）在裁判启动哨音（或信号）前误启动一次以上。（7）因7.5.1犯规动作被扣满3分。（8）做出任何有悖公平竞争精神的动作。7.6.2某队被取消比赛资格后，他在这一场的得分为0八、竞赛安全1.制成的所有机器人均不能对操作者、裁判、比赛工作人员、观众、对方的设备和比赛场地造成伤害。2